猪场废水沼气发酵综合处理工程技术研究
方仁声 赖昭胜
摘 要：江西五丰牧业有限公司年产3万头出口生猪，日排废水500 t，采用固液分离-沼气发酵-氧化塘-沙滤沟处理猪场废水，取得了较好的处理效果，既获得优质气体燃料，又利用沼气发酵液培植果业，是我省一个具有典型示范意义的大型“猪-沼-果”工程。整个处理工程采用了自行研究的斗墙布水折流厌氧消化技术和钢丝网水泥大型储气柜等先进技术。 关键词：沼气；综合；废水工程
工厂化生产已成为国内外生猪生产的必然发展趋势，我国近年来发展迅速且规模不断扩大。这种生产方式有利于提高养猪场的饲养技术、防疫水平、饲料利用效率和管理水平，比传统农户分散饲养大大降低生产成本并提高生产率。与此同时，这种工厂化集中饲养生猪，也使畜粪和冲栏废水过度集中，给环境造成很大压力，如不科学处理，势必严重污染环境和水源，也影响自身的正常生产。因此，这一问题已成为国内外水处理专家们所关心的热点之一。但是，猪场废水的处理难度很大，一是排水量大，冲击负荷很大。二是固液混杂，有机质浓度较高。三是生猪养殖业系微利产业，受到自然和市场的双重压力。因此，我们必须研究出投资少、运行成本低、管理方便、处理效果好的装置和相配套的发酵工艺，尽可能使废水处理后得以资源化利用，既消除污染，又化害为利，促进经济发展。 江西五丰牧业有限公司是目前江西省生猪出口最大的工厂化生产基地之一，位于赣州定南县，与广东省毗邻，生产规模为年出栏瘦肉型商品猪3万头，日排废水500?t，如不处理势必污染水源。该公司在规划建设猪场时就同时规划并兴建废水处理工程。现将该工程废水处理技术及其效果报告如下。
1 材料与方法
1.1 废水处理的工艺流程
废水处理全过程均利用猪场的有利地势自流进行，进、出料不用动力。固液分离采取编织塑料滤网过滤，干粪渣人工清理，废水自流进入沼气池，发酵后自流进入氧化塘。工艺流程见图1。
图1 废水处理工艺流程
1.2 沼气池的结构与发酵工艺
沼气池采用拱形钢筋混凝土结构，上下为两圆弧拱组成，单池容积320 m3，5个池并列组合成一个整体工程。贮气采用钢丝网水泥作贮气柜，钢筋混凝土作水封池。200 m3和60 m3贮气柜各一个，大的供发电，小的供生产用气，镀锌钢管输气。砖砌布水斗墙。沼气池采取地埋式。每一个单池的结构示意图见图2。
图2 320m3拱形折流沼气池详图
沼气发酵工艺采用常温发酵，冬季可利用地温保持均衡发酵。滞留期3～4天。采用斗墙折流布水，废水在池内通过斗墙横向均布，流向呈“W”上下折流。每池4级，后二级布有软填料，从而达到理想的布水和截留污泥的目的，并使废水能与污泥充分接触，取得理想的处理效果。 1.3 好氧处理设施与工艺
废水经污泥沉淀池后进入氧化塘自然氧化。氧化塘面积13 200 m2，污泥沉淀池120 m3。氧化塘为土坝，污泥沉淀池为钢筋混凝土结构。废水经氧化塘好氧处理后进入长200?m的氧化沟，同时沙滤后排出。 1.4 废水综合利用
经沼气发酵后的废水用泵输送到200 hm2的果园作肥料和灌溉用水，果树成林后废水可全部利用，实现零排放。氧化塘则改为藕塘养鱼，并利用一部分沼气发酵液作肥料。
1.5 沼气池产气量
以测量贮气柜升高刻度进行计量，通过计算可测得产气速率和产气量。 1.6 废水处理效果的环境指标
测定指标有pH值、悬浮物、氨氮、BOD5、CODcr等。分析方法分别采用玻璃电极法、重量法、五日培养法、重铬酸钾法和纳氏试剂比色法。考虑该工程需经环保部门验收，上述化验分析全部委托具有法定效力的江西省环境监测中心站进行取样化验。 1.7 沼气池渗漏测试
采取加水试压，压力高于工作压力1?960 Pa。
2 结果与分析
2.1 废水处理效果的环境指标
沼气发酵正常运行4个月后，于1997年11月中旬请江西省环境监督中心进行抽样化验，测定了pH值、悬浮物、BOD5、CODcr、氨氮等5项指标。以排粪总沟出水口为进水测点1#，沼气池出水口为2＃，沉淀池出水口为3＃测点。实测BOD5去除率为88%，CODcr去除率为87%，悬浮物去除率为98%，氨氮去除率为83%。均低于国家污水综合排放二级标准(见表1)。
表1 废水监测结果一览表
项 目 点位 范 围 平均值 最大值 (mg/L) (mg/L) (mg/L) 8.05 7.83 7.92 532 12 62 519 159 167 383 568 15 66 561 164 183 385 1＃ 7.83～8.05 pH* 2＃ 7.60～7.83 3＃ 7.69～7.92 1# 492～568 悬浮物 2# 3# 8～15 58～66 1# 485～561 3# 153～164 CODcr 2# 148～183 3# 381～385 BOD5 2# 71.7～82.0 75.9 82.0 1# 1003～1120 1056 1120 1# 91.4～189 132 189 氨 氮 2# 32.5～39.3 36.1 39.3 3# 86.0～91.5 88.8 91.5 *pH无单位
测试时，沼气池仅发酵4个月，且气温很低，若经过较长时间，处理的效果将更为理想。 2.2 沼气池产气效果
根据1998年4月实测，沼气池容积产气率达到0.3 m3/(m3.d)。4月初平均气温和地温尚低于全年平均值，由此计算，该工程可年产沼气15万m3以上，用于全场生活、发电和部分生产。发电机组为120 kW，采取油气混烧，节油率达80%以上。
贮气柜总容积260 m3，可满足日产沼气520?m3的贮存能力。贮气压力为5 488 Pa，完全可满足输配气和用气的需要。钢丝网水泥浮罩能保证这样高的压力，大大减少了输配管网的投资，这是钢浮罩所无法实现的。 2.3 沼液的综合利用
该县老建办已开发果园200 hm2，将全部利用沼液灌溉。废水用于果业开发，以废水化验的肥料成份测算，仅氮肥就可节约肥料开支20万元，还可使水果增产和提高品质，具有很好的社会效益。 2.3 效益分析
该工程总投资90万元(包括发电设备等)。平均每立方米发酵池容仅500元(包括输配贮气系统在内)，远远低于国家经贸委在南阳会议上所确定的每立方米发酵池造价800元的要求。
每年沼气利用15万m3，生活用气和发电可节约开支，年收益18万元。每年多收集干粪出售，销售收入可增加5万元，沼液出售2万元。肥、气两项收益共25万元，该工程4年内即可收回投资(不包括综合利用产生的效益)，具有显著的经济、环境和社会效益。
3 讨论
(1)该工程系用钢筋混凝土结构的地下拱形沼气池，结构合理、受力性能好、耐久性强，既能有效利用地温保证常年均衡产气运行，又能实现自流进出料，使运行费用降到极低水平，而且管理方便。
(2)该工程采用斗墙布水折流厌氧消化工艺，多池组合，能有效布水和截流污染，承受较大冲击负荷，保证了猪场废水得以高效处理。
(3)整体工程从实际出发，因地制宜，建造成本低，建设期短，当年投产见效，污水处理效果好，后利用合理，成为猪场、沼气工程和园艺场的大型“猪-
沼-果”开发模式，经济和环境效益十分显著。该工程投资效果的整体水平高，在国内实现了同等指标下的最低造价，平均容积造价远远低于国家规定的工程投资额度。
(4)该工程把排污工程与主体工程同步建设，既有利于生产，又能降低建设成本，这种经验值得推广。
作者单位:方仁声 江西省农业厅，江西 南昌 330046;
赖昭胜 江西五丰牧业有限公司，江西 定南 341904
收稿日期：
1998-09-07
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